增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法和装置

摘要

本发明公开了一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法和装置，其中，该方法包括：根据WCDMA系统中UE发送的前导，获取对应的前导检测指令；根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指令对应的检测任务，是否能够在预定的时间内完成；若判定检测任务不能够在预定的时间内完成，则将检测任务的启动时间提前。本发明有效地解决了相关技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导致部分UE无法接入的问题，增强了WCDMA系统前导检测处理能力。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，特别是涉及一种增强WCDMA系统前导检测 处理能力的方法和装置。

背景技术

在宽带码分多址(Wideband-Code Division Multiple Access，简称WCDMA) 系统中，接入时隙是基站NodeB预先定义好的、用户设备(User Equipment， 简称UE)可以用来发送接入前导或者接入消息的时间段。接入时隙信息以系统 广播的方式发送给接收到此消息的UE，然后UE在接入时隙通过物理随机接 入信道(Physical Random Access Channel，简称PRACH)接入WCDMA系统。

UE在接入WCDMA系统小区之前，首先随机选择一个可用接入时隙和 随机签名，通过PRACH向基站以初始发射功率发送前导(Preamble)；基站对 前导进行检测，以判断是否有UE请求接入；如果基站没有检测到有UE请求 接入，则不会将捕获指示(Acquisition Indicator，简称AI)发送给UE，UE将 以基站指示的步长增加前导发射功率，并在下一个分配的接入时隙中重新发送 前导，直到接收到来自基站的AI，或前导发送次数达到了允许的最大次数， 或发射功率超过了最大允许功率；如果基站检测到有UE请求接入，则通过捕 获指示信道(AICH，Acquisition Indicator Channel)发送捕获指示，通知UE发 送随机接入消息，前导检测过程完成，图1为上述WCDMA系统中AICH和 PRACH的时序关系的示意图。

由于WCDMA属于严格的同步系统，PRACH接入时隙的时间是以下行物 理信道AICH为基准进行选择的。根据上层配置的物理层参数不同，PRACH 接入时隙与相应的AICH接入时隙之间的时间偏移量有如下两种选择：

1）当“AICH的发送时序模式Transmission Timing==0”时：

τ_p-p≥15360chips(3个接入时隙)

τ_p-a＝7680chips(1.5个接入时隙)

τ_p-m＝15360chips(3个接入时隙)

2）当“AICH发送时序模式Transmission Timing==1”时：

τ_p-p≥20480chips(4个接入时隙)

τ_p-a＝12800chips(2.5个接入时隙)

τ_p-m＝20480chips(4个接入时隙)

由上而知，当“AICH Transmission Timing=0”时，PRACH与AICH之间 的时序要求最为严格。在NodeB中实现的前导检测过程，必须满足 τ_p-a≤7680chips的条件。但由于各种物理或实现因素的原因导致各种延迟， 如空中传播延迟、传输线传播延迟、软硬件处理延迟等，致使在满足此条件的 情况下需要付出的代价非常大。具体如图2所示，空中延迟和软件处理延迟相 对比较固定，假如需要光纤拉远到一定的距离，则必须提高硬件的处理速度和 能力，以便相应的降低硬件处理延迟，给光纤拉远留足充裕的时间余量。

如图3的例子所示，在硬件最大任务支持情况下光纤拉远的延迟必须小于 108chips，即支持不到20km的光纤拉远。但实际应用中，光纤拉远可能需要 支持超过20km。假如超过20km，则无法满足协议规定的时间间隔，导致本次 接入失败，任务0/任务1/任务2无效，导致共享资源无效占用，浪费宝贵的软 硬件共享资源。

现有技术方案一般采用提高工作频率、增加软硬件并行度、提高处理能力 等技术，在设计中留有足够的余量来处理各种小区UE的接入问题。为满足极 少数情况下出现的恶劣情况，现有技术不惜花费大量的代价，重用大量硬件资 源，或对软硬资源进行深度优化，这不仅增加设计的复杂度，而且浪费资源， 增加NodeB的成本代价。

如果余量设计不足或根本没有考虑光纤拉远的情况，现有技术方案一般可 采用如下三种方案进行处理：1）NodeB在软硬件处理之后发现无法满足协议 规定的时间间隔，则直接丢弃本次前导，UE无法接收到AICH回应，在规定 时间重新发送前导(Preamble)；2）NodeB并不进行时间间隔的判断，只要正确 接收到前导后即发送AICH回应，UE在相应的时间间隔如果无法接收到AICH， 即在规定时间重新发送前导(Preamble)；3）减少搜索窗长度，使本次任务在软 硬件实现的过程中能满足协议规定的时间间隔。上述提供的三种方案中，方案 1）和方案2）均会导致本次小区UE接入失败，不仅增加小区其它UE的接入 时延，降低小区UE的接入成功率，同时由于需要处理无效的前导或AICH， 导致NodeB软硬件共享资源有效使用率的降低和功耗的增加；方案3）减少了 小区搜索半径，导致小区边界的某些UE无法接入网络。

针对现有技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导致部分UE 无法接入的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法，用以解 决现有技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导致部分UE无法接 入的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种增强WCDMA系统前导 检测处理能力的方法，包括：根据WCDMA系统中UE发送的前导，获取对应 的前导检测指令；根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指令对应的检测 任务，是否能够在预定的时间内完成；若判定检测任务不能够在预定的时间内 完成，则将检测任务的启动时间提前。

优选地，在将检测任务的启动时间提前之前，方法还包括：预测将检测任 务的启动时间提前后，前导检测的性能是否能够满足对应的UE的需求；若预 测结果为前导检测的性能不能满足对应的UE的需求，则将检测任务中检测 4096码片长度的约束进行缩减。

优选地，根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指令对应的检测任务， 是否能够在预定的时间内完成，包括：根据前导检测的历史信息、当前硬件资 源的使用情况，对前导检测指令对应的检测任务的执行情况进行预测；根据预 测的结果，判断前导检测指令对应的检测任务，是否能够在预定的时间内完成。

优选地，预测将检测任务的启动时间提前后，前导检测的性能是否能够满 足对应的UE的需求，包括：判断将检测任务的启动时间提前后，SNR是否在 预定的范围内；若将检测任务的启动时间提前后，SNR在预定的范围内，则判 定前导检测的性能能够满足对应的UE的需求，否则，判定前导检测的性能不 能够满足对应的UE的需求。

优选地，在将检测任务的启动时间提前之后，方法包括：根据将检测任务 的启动时间提前的时间量，将扰码序列进行相应的调整，以实现前导检测的天 线数据与扰码序列一致。

优选地，在将检测任务中检测4096码片长度的约束进行缩减之后，方法 包括：根据将检测任务中检测4096码片长度的约束进行缩减的缩减量，将扰 码序列进行相应的调整，以实现前导检测的天线数据与扰码序列一致。

另一方面，本发明还提供一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的装 置，包括：获取单元，用于根据WCDMA系统中UE发送的前导，获取对应的 前导检测指令；判断单元，用于根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指 令对应的检测任务，是否能够在预定的时间内完成；时间调整单元，用于在检 测任务不能够在预定的时间内完成，则将检测任务的启动时间提前。

优选地，该装置还包括：预测单元，用于在将检测任务的启动时间提前之 前，预测将检测任务的启动时间提前后，前导检测的性能是否能够满足对应的 UE的需求；缩减单元，用于在预测单元预测结果为前导检测的性能不能满足 对应的UE的需求时，则将检测任务中检测4096码片长度的约束进行缩减。

优选地，判断单元包括：第一预测模块，用于根据前导检测的历史信息、 当前硬件资源的使用情况，对前导检测指令对应的检测任务的执行情况进行预 测；第一判断模块，用于根据第一预测模块预测的结果，判断前导检测指令对 应的检测任务，是否能够在预定的时间内完成。

优选地，预测单元包括：第二判断模块，用于判断将检测任务的启动时间 提前后，SNR是否在预定的范围内，若SNR在预定的范围内，则判定前导检 测的性能能够满足对应的UE的需求，否则，判定前导检测的性能不能够满足 对应的UE的需求。

本发明有益效果如下：

本发明在进行前导检测的过程中，对前导检测指令对应的检测任务进行判 断，在判定检测任务不能满足协议中规定的时间信息时，将检测任务的任务启 动时间提前，为系统延迟提供更多的预留时间，保证检测任务可以满足协议中 规定的时间信息，这种方式无需额外的增加硬件资源。本发明有效地解决了相 关技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导致部分UE无法接入的 问题，增强了WCDMA系统前导检测处理能力。

附图说明

图1是WCDMA系统中AICH和PRACH的时序关系的示意图；

图2是PRACH的接入前导与AICH在实际应用中的时序关系；

图3是件最大任务支持情况下任务运行的一种时序关系图；

图4是本发明实施例中增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法的一 种优选的流程图；

图5是本发明实施例中增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法的一 种优选的实现原理图；

图6是本发明实施例增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法中原始 天线数据和新天线数据与扰码序列的关系比对图；

图7是本发明实施例增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法中前导 积分长度可变的示意图；

图8是本发明实施例中增强WCDMA系统前导检测处理能力的装置的一 种优选的结构框图；

图9是本发明实施例中增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法的另 一种优选的流程图；

图10是原始扰码序列产生器的结构图；

图11是本发明实施例中X/Y初始值逆推的新扰码序列产生器结构图。

具体实施方式

为了解决现有技术基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导致部分 UE无法接入的问题，本发明提供了一种增强WCDMA系统前导检测处理能力 的方法和装置，下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明 的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本发明优选的实施例提供了一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的 方法，如图4所示，该方法包括如下步骤：

S402，根据WCDMA系统中UE发送的前导，获取对应的前导检测指令；

S404，根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指令对应的检测任务， 是否能够在预定的时间内完成；具体地，在通讯领域的协议中，对前导检测的 时间参量进行了相关的规定，例如，要求τ_p-a≤7680chips等，在具体操作过程 中，可以将协议中规定的时间参量作为预定的时间进行判断。优选地，可以根 据前导检测的历史信息、当前硬件资源的使用信息，对前导检测指令对应的检 测任务的执行情况进行预测；根据预测的结果，判断前导检测指令对应的检测 任务，是否能够在预定的时间（协议中规定的时间）内完成。

S406，若判定检测任务不能够在预定的时间内完成，则将检测任务的启动 时间提前。具体地，在判断检测任务不能够满足协议中规定的时间参量时，可 以将检测任务的启动时间提前。通过将启动时间提前，可以为WCDMA系统 中发送延迟和接收延迟预留更多的时间，从而可以光纤拉远提供充足的余量。

图5示出上述方案的实现原理图，具体来说，目前WCDMA前导检测在 计算所配置任务的ADP（Amplitude delay profile，幅度延迟分布）时，为节约 硬件资源，所有的任务一般都是采用串行处理的。对于在某些无法满足协议规 定的PRACH和AICH时间间隔的特殊应用场合下，如果能把第一个任务的处 理结束时间提前，就可以给传送延迟Tx_delay和接收延迟Rx_delay预留更多 的时间，也即可以支持更远的光纤拉远。按照目前常规的WCDMA前导检测 硬件设计方案，假如采用提高工作时钟频率或增加硬件资源的方式，会引起过 度设计的问题，增加设计复杂度和浪费硬件资源。上述方案是把计算ADP的 任务启动时间提前，则相应的结束时间也会提前。这样，仅需在软件层经过简 单的判断修改相应配置参数即可，无需增加额外的硬件资源，有利于实现复杂 度的降低，达到性价比的最优化。启动时间的提前量相当于给延迟的余量，可 以根据实际应用来调节提前量的大小，从而达到较为灵活的配置。采用这种方 案，假如任务启动时间的提前量为K chips，相当于在进行相关计算的天线数 据前端引入一段K chips时间的噪声，其中真正信号相关的天线数据是 (4096-K)chips。这样虽然降低了积分长度，但是只要保证提前量在一合理的范 围，前导检测启动时间提前的方案在允许的性能损失范围内是可以应用的，并 不会对前导检测性能造成很大的影响。

在上述优选的实施方式中，在进行前导检测的过程中，对前导检测指令对 应的检测任务进行判断，在判定检测任务不能满足协议中规定的时间信息时， 将检测任务的任务启动时间提前，为系统延迟提供更多的预留时间，保证检测 任务可以满足协议中规定的时间信息，这种方式无需额外的增加硬件资源。本 发明有效地解决了相关技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导 致部分UE无法接入的问题，增强了WCDMA系统前导检测处理能力。

优选地，在将检测任务的启动时间提前之后，方法包括：根据将检测任务 的启动时间提前的时间量，将扰码序列进行相应的调整，以实现前导检测的天 线数据与扰码序列一致。

具体来说，如图6所示，在采用启动时间提前方案的情况下，用于前导检 测的扰码序列和天线数据加扰的扰码序列会有所不同。原始前导检测的扰码序 列和天线数据扰码序列是完全相同的，但是如果前导检测启动时间点提前仍然 采用这样的扰码，则无法正确解扰。为了正确解扰，启动时间提前方案下的扰 码也必须进行相应的调整，以便跟真实的天线数据对齐。因此，需要对扰码初 始值X/Y进行递推。设K为前导检测启动时间的提前量，即前K chips的天线 数据是噪声，故只需要保证K chips后长度为(4096-K)chips的扰码序列与天线 数据扰码序列的前(4096-K)chips长度的扰码相同即可，这样便可正确地解扰。

在原有前导检测设计方案中，根据3GPP协议，Y扰码的全部比特位和X 扰码的最高比特位均是固定到1’b1，仅需对X扰码的低24比特进行配置。在 采用启动时间提前方案的情况下，需要硬件支持扰码初始值X/Y的25bit全部 可配。软件层在配置任务的时候根据应用场合由启动时间提前量迭代出扰码初 始值X/Y，并下发给硬件。

在本发明的一个优选的实施方式中，还对上述方法进行了优化，具体来说， 在将检测任务的启动时间提前之前，方法还包括：预测将检测任务的启动时间 提前后，前导检测的性能是否能够满足对应的UE的需求，优选地，判断将检 测任务的启动时间提前后，SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）是否在预定 的范围内，若SNR在预定的范围内，则判定前导检测的性能能够满足对应的 UE的需求，否则，判定前导检测的性能不能够满足对应的UE的需求；若预 测结果为前导检测的性能不能满足对应的UE的需求，则将检测任务中检测 4096码片长度的约束进行缩减。优选地，在完成4096码片长度的缩减后，根 据将检测任务中检测4096码片长度的约束进行缩减的缩减量，将扰码序列进 行相应的调整，以实现前导检测的天线数据与扰码序列一致。

具体来说，由于前导检测属于粗搜索，仅需要对对端发送前导的各种参数 进行粗略估计，精度的要求并不高。因此，可通过对协议规定的检测4096码 片长度的约束进行适当缩减（即前导积分长度可变），并配合相应的检测门限 来完成前导检测，从而减少前导检测的时间开销，增强同等软硬件资源条件下 的前导检测处理能力。如图7所示，原有前导检测方案，需要处理4096码片 的时间开销；而采用新的前导检测方案后，仅需要处理N（N＜4096）码片的 时间开销。

实施例2

基于上述实施例1中提供的增强WCDMA系统前导检测处理能力的方法， 本发明优选的实施例还提供了一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的装 置，具体地，如图8所示，该装置包括：

获取单元802，用于根据WCDMA系统中UE发送的前导，获取对应的前 导检测指令；

判断单元804，用于根据获取到的前导检测指令，判断前导检测指令对应 的检测任务，是否能够在预定的时间内完成；具体地，在通讯领域的协议中， 对前导检测的时间参量进行了相关的规定，例如，要求τ_p-a≤7680chips等，在 具体操作过程中，可以将协议中规定的时间参量作为预定的时间进行判断。优 选地，可以根据前导检测的历史信息、当前硬件资源的使用情况，对前导检测 指令对应的检测任务的执行情况进行预测；根据预测的结果，判断前导检测指 令对应的检测任务，是否能够在预定的时间（协议中规定的时间）内完成。

时间调整单元806，用于在检测任务不能够在预定的时间内完成，则将检 测任务的启动时间提前。具体地，在判断检测任务不能够满足协议中规定的时 间参量时，可以将检测任务的启动时间提前。通过将启动时间提前，WCDMA 系统中发送延迟和接收延迟预留更多的时间，进而可以光纤拉远提供充足的余 量。

在上述优选的实施方式中，在进行前导检测的过程中，对前导检测指令对 应的检测任务进行判断，在判定检测任务不能满足协议中规定的时间信息时， 将检测任务的任务启动时间提前，为系统延迟提供更多的预留时间，保证检测 任务可以满足协议中规定的时间信息，这种方式无需额外的增加硬件资源。本 发明有效地解决了相关技术中基站在光纤拉远或其它情况下由于延迟增大导 致部分UE无法接入的问题，增强了WCDMA系统前导检测处理能力。

优选地，该装置还包括：预测单元，用于在将检测任务的启动时间提前之 前，预测将检测任务的启动时间提前后，前导检测的性能是否能够满足对应的 UE的需求；缩减单元，用于在预测单元预测结果为前导检测的性能不能满足 对应的UE的需求时，则将检测任务中检测4096码片长度的约束进行缩减。

优选地，判断单元包括：第一预测模块，用于根据前导检测的历史信息、 当前硬件资源的使用情况，对前导检测指令对应的检测任务的执行情况进行预 测；第一判断模块，用于根据第一预测模块预测的结果，判断前导检测指令对 应的检测任务，是否能够在预定的时间内完成。

优选地，预测单元包括：第二判断模块，用于判断将检测任务的启动时间 提前后，SNR是否在预定的范围内，若SNR在预定的范围内，则判定前导检 测的性能能够满足对应的UE的需求，否则，判定前导检测的性能不能够满足 对应的UE的需求。

优选地，该装置还包括：扰码序列调整单元，用于在将检测任务的启动时 间提前之后，根据将检测任务的启动时间提前的时间量，将扰码序列进行相应 的调整，以实现前导检测的天线数据与扰码序列一致，以及，在将检测任务中 检测4096码片长度的约束进行缩减之后，根据将检测任务中检测4096码片长 度的约束进行缩减的缩减量，将扰码序列进行相应的调整，以前导检测的天线 数据与扰码序列一致。

实施例3

基于上述实施例1和实施例2中提供的技术方案，本优选的实施例提供了 一种增强WCDMA系统前导检测处理能力的具体的方法，图9示出上述方法 的一种优选的流程图，如图9所示，该方法包括如下步骤：

步骤S901，业务层根据应用下发前导检测信令，主要包括X扰码初始值、 接入时隙以及小区和频点相关的参数信息。

步骤S902，软件层在接收到前导检测信令之后，根据硬件的处理粒度，把 信令分解成硬件能够单独处理的多个子任务；同时结合软件层维护的任务历史 信息（主要包括任务的启动时间、停止时间以及各个接入时隙各任务占用硬件 资源的情况），从而判断硬件共享资源的使用情况，并预测本次信令分解的各 子任务的执行情况。

步骤S903，根据预测的本次各子任务的执行情况来决定各子任务的处理方 式。如果硬件共享资源充分，在此时间段内完全能进行各子任务的处理，不会 发生协议规定的时间间隔违例的情况，则按正常情况处理，即按业务层下发的 参数对硬件进行配置；否则，由于硬件共享资源匮乏，无法满足协议规定的时 间间隔要求，则跳转到步骤S904进行异常处理。

步骤S904，判断假如采用启动时间提前方案，前导检测的性能能否满足应 用需求。因为毕竟采用此方案，会引入一段噪声，但当SNR（信噪比）在可接 受的范围之内，其对性能的影响是可以忽略的。如果时间提前方案不能满足性 能指标，则跳转到步骤S905；否则，则根据指定的信噪比确定时间提前量的范 围，并跳转到步骤S906。

步骤S905，判断假如采用积分长度可变方案，前导检测的性能能否满足应 用需求。如果积分长度可变方案不能满足性能指标，则跳转到步骤S901，通知 业务层，本次所配置的前导检测信令无法完成，请重新配置；否则，则根据指 定的信噪比确定积分长度可变的范围，并跳转到步骤S907。

步骤S906，根据步骤S904确定的时间提前量范围，综合当前软硬件运行 情况和各种延迟估算，折中选择一最优值作为最终的时间提前量。

步骤S907，根据步骤S905确定的可变积分长度范围，综合当前软硬件运 行情况和各种延迟估算，折中选择一最优值作为最终的积分长度。

步骤S908，根据步骤S906或步骤907中所确定的参数值，修改任务的启 动时间和天线数据装载的时间点，以及其它相关的时间参数，以确保任务执行 与天线数据的一致性，并调整相应的前导检测门限。

步骤S909，根据业务层提供的原始扰码初始值，并结合步骤S906或步骤 907以及步骤908确定的各种参数值，对扰码初始值X/Y进行递推,以保证前导 检测的天线数据与扰码序列对齐。

扰码初始值X/Y逆推由如下递推过程确定：

3GPP协议规定，其前导采用的扰码序列由x/y子序列的初始状态值唯一确 定，只要保证x/y初始状态值相同就可以保证后续生成的扰码序列相同。假如 需要生成如图6所示的新的前导检测扰码序列，需要根据天线数据对应扰码序 列的子序列x/y的初始状态，逆推出K chips之前对应的x/y序列的初始状态 x1/y1，则x1/y1即可作为前导检测扰码序列对应的x/y的新初始状态，具体推 导如下：

PRACH长扰码所采用的原始扰码序列产生器的结构如图10所示，其表达 式为：

xn(i+25)=xn(i+3)+xn(i)modulo2,i=0,…,2²⁵-27

y(i+25)=y(i+3)+y(i+2)+y(i+1)+y(i)modulo2,i=0,…,2²⁵-27

由此，经过对以上表达式的变换，得出新扰码子序列的表达式为:

xn(i)=(xn(i+25)-xn(i+3))modulo2,i=0,…,2²⁵-27

y(i)=(y(i+25)-y(i+3)-y(i+2)-y(i+1))modulo2,i=0,…,2²⁵-27

由此，新扰码序列的产生器结构如图11所示，x/y的25bit状态值的最低 位都是在移位之后由计算得到的一位状态值填充到该bit。以启动时间提前768 chips为例，需要迭代768次，得到768chips之前的x/y序列的状态值作为新 的扰码生成的初始状态值(x，y)，这一组值就是新的参数来生成用于前导检测 的扰码。

因此，对应扰码所需要修改的就是增加一步逆推过程，即如果启动提前 768chips，则根据天线数据扰码x/y序列初始状态逆推出768chips以前的x/y 序列状态，作为前导检测扰码生成的输入参数，从而得到前导检测所需的扰码。

步骤S910，下发前导检测任务和相关参数，并把本次下发任务的相关信息 维护到任务历史信息表。

步骤S911，硬件层在接收到软件层下发的前导检测任务之后，对任务进行 有效性检测、时序检测，并根据软件层分配的任务运行时序信息进行调度处理。

步骤S912，采用软件层下发的天线数据装载时间点和递推的X/Y初始值初 始化硬件，并根据任务的启动时间启动硬件运行。

步骤S913，硬件从天线数据装载时间点开始读取天线数据，以软件配置的 X/Y值为初始值产生扰码序列，一并送入共享的硬件相干累加资源计算相应积 分长度的ADP值。

步骤S914，软件层在接收到硬件上报的ADP值后做进一步处理，然后将 最终的前导检测结果报告给业务层。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将 意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上 述实施例。